[发明专利]一种活塞轻量化结构的制备方法

说明书

本发明涉及铝活塞设计及制造工艺领域，具体的讲是一种活塞轻量化结构的制备方法，按如下步骤进行：判断是否需要设计活塞减重槽；确定减重槽的尺寸及位置；确定盐芯的长度L3、盐芯的圆心角A3；确定盐芯针孔的安装位置及尺寸；制作盐芯；在盐芯下平面安装两个盐芯针；将盐芯在700℃下预热20分钟，盐芯针插入盐芯针孔；在完成浇铸后，外镶块退模；去除盐芯，在活塞前端和活塞后端分别形成减重槽。与现有技术相比，在活塞制造过程，避免了外镶块无法退模问题，便于生产；从设计方面，在满足或提升活塞强度的前提下，活塞重量减少约5%‑8%，减少活塞运动过程的惯性力，从而降低了燃油耗。

技术领域

本发明涉及铝活塞设计及制造工艺领域，具体的讲是一种活塞轻量化结构的制备方法。

背景技术

随着发动机爆压的不断提高，对活塞的结构强度要求更加严苛，活塞的重量必然会根据严苛的边界条件而增加。

结合图1~2，在目前的活塞设计过程中，原有减重槽5是由外镶块14上三个凸起结构16决定，为了增加销孔的承载能力，销座3设计较长，导致销座3上端加强筋2之间的减重槽较小，甚至可能被迫取消，活塞成品的减重效果降低，从而无法满足客户对活塞的轻量化要求及重量目标。

因此需要一种活塞轻量化结构的制备方法来满足活塞设计的不足，进一步减少活塞重量。

发明内容

本发明突破了现有技术的难题，设计了一种活塞轻量化结构的制备方法。

为了达到上述目的，本发明设计了一种活塞轻量化结构的制备方法，按如下步骤进行：

步骤1，判断是否需要设计减重槽，

步骤2，确定减重槽的尺寸及位置，

步骤3，确定盐芯的长度L3、盐芯的圆心角A3，

步骤4，确定盐芯针孔的安装位置及尺寸，

步骤5，根据减重槽的尺寸及位置，盐芯的长度L3、盐芯的圆心角A3，制作盐芯，

步骤6，根据盐芯针孔的安装位置及尺寸，在盐芯下平面设置两个盐芯针孔，并在减重凸起结构平台上安装两个盐芯针，盐芯针的安装位置及尺寸与盐芯针孔相同，

步骤7，在700℃下，将盐芯进行预热20分钟，在浇铸过程中，预热后的盐芯安装到减重凸起结构上，盐芯针插入盐芯针孔，

步骤8，在完成浇铸后，外镶块退模，盐芯留在销座上方，并位于销座与加强筋之间，

步骤9，采用高压水枪冲洗并去除盐芯，在活塞前端和活塞后端分别形成减重槽。

判断活塞减重槽设计的必要性及可行性，具体如下：销座的外开档尺寸L2与活塞的外圆直径ΦD1的比值为65%~70%，则需要设计活塞减重槽。

减重槽的尺寸及位置：减重槽最大外圆圆边与第一环槽之间的距离S2≥2.8mm，减重槽下部倒角的切线与第二环槽之间的距离S1≥2.8mm，减重槽下平面与卡簧槽之间的距离S4≥3.2mm，减重槽的顶部距位于活塞顶部中心位置的燃烧室的距离S3为0.04倍的活塞外圆直径ΦD1，且S3≥3.5mm，减重槽的内径ΦD3≥活塞销孔长L1，减重槽的外圆倾角A1≥3°，减重槽的内圆倾角A2=90°。

第一环槽为环岸环槽的最下端环槽，第二环槽位于第一环槽的上方。

减重槽的倒圆角R1为0.03倍的活塞外圆直径ΦD1,且R1≥2mm，倒圆角R2为2mm。

盐芯的长度L3等于活塞销孔的直径ΦD4，盐芯的圆心角A3=2*arctan(L3/ΦD2)，盐芯的径向厚度=(ΦD2-ΦD3)/2，且径向厚度≥6mm，盐芯的外径ΦD2、盐芯的内径ΦD3与活塞外圆ΦD1同心。